Вчені зі США знайшли та дослідили антибіотик специфічної дії проти хвороби Лайма. Цим антибіотиком виявився вже відомий гігроміцин А. Його застосування може замінити антибіотики широкого спектра дії при лікуванні хвороби Лайма, що негативно впливають на мікробіом кишківника та сприяють розповсюдженню антибіотикорезистентності. Про своє дослідження вчені повідомили в журналі Cell.
Erik Karits / Pexels
Які проблеми з лікуванням хвороби Лайма?
Збудником хвороби Лайма є грамнегативні бактерії типу Спірохети Borreliella burgdorferi, що передаються людині через укуси кліщів. Інфекція є широко поширеною: в Україні, за даними Центру громадського здоров’я, у 2020 році зареєстрували 2 745 випадків, а за оцінкою Центру контролю та профілактики захворювань (CDC), у США хвороба Лайма вражає близько півмільйона людей на рік.
Характерною ознакою хвороби Лайма є мігруюча еритема на місці укусу — червона пляма з ущільненням, яка з часом розширюється, при цьому центр блідніє і пляма стає схожою на кільце. Звідти бактерії швидко поширюються на інші ділянки шкіри, серце, периферичну і центральну нервову систему, спричиняючи міокардит, радикуліт, параліч нервів та менінгіт. Гостра стадія захворювання лікується антибіотиками широкого спектра дії, такими як доксициклін, амоксицилін та цефтріаксон. Але таке лікування може порушувати мікробіом кишечника, який відіграє важливу роль у роботі імунної системи, запобіганні серцево-судинним та аутоімунним хворобам, та впливає на психічне здоров'я. Крім того використання таких антибіотиків призводить до розповсюдження резистентних штамів бактерії. Натомість антибіотик вузького спектра дії дозволив би боротися лише зі збудником, лишаючи неушкодженими інші бактерії, що населяють кишківник. Знайти такий препарат спробували вчені Північно-Східного університету з колегами.
Як шукали специфічну сполуку?
Для пошуку необхідної речовини вчені провели скринінг екстрактів бактерій актиноміцетів (Actinomycetales) проти Borreliella burgdorferi. Більшість відомих сьогодні антибіотиків були виділені з актиноміцетів, крім того, у своїх попередніх роботах авторам даного дослідження вдалося знайти в актиноміцетах декілька специфічних антибіотиків. Саме тому ці організми були обрані як потенційне джерело нового антибактеріального препарату. З 452-х актиноміцетів шість виявили специфічну активність, і лише один (Streptomyces hygroscopicus) виявився достатньо активним і селективним для наступних досліджень. Цікаво, що цей вид актиноміцетів вже використовується як джерело багатьох метаболітів, які стали комерційним продуктом (наприклад, імунодепресант рапаміцин, основний протигельмінтний препарат мілбеміцин та інші).
У результаті скринінгу виділили єдину молекулу, а методами хромато-мас-спектрометрії та ядерно-магнітного резонансу було встановлено її структуру. Для вчених стало несподіванкою, що активною сполукою виявився відкритий ще у 1953 році антибіотик гігроміцин А. Ця молекула була забута через низьку активність щодо грам-позитивних та грам-негативних бактерій, які досліджували на той час.
Якою виявилася дієвість антибіотика проти збудників хвороби Лайма?
Вчені дослідили вплив гігроміцину А на мишей, заражених хворобою Лайма. Через п'ять днів внутрішньочеревних ін'єкцій у мишей не знайшли B. burgdorferi. Подібні результати спостерігали і при оральному введенні. Ефективність щодо збудника хвороби була подібною до антибіотиків широкого спектра дії, проте вплив гігроміцину А на мікробіом кишечника мишей був суттєво меншим у порівнянні з амоксициліном та цефтріаксоном. Цікаво, що гігроміцин А викликав збільшення кількості корисних симбіотичних лактобактерій (Lactobacillus) та лактококів (Lactococcus) у кишківнику мишей, але причина такого впливу поки що невідома.
Авторам дослідження не вдалося виявити жодних ознак токсичності як в клітинних лініях людини, так і при оральному лікуванні мишей гігроміцином А навіть при введенні доз, які перевищують мінімальну концентрацію інгібування у дві з половиною тисячі разів, що свідчить про безпечність сполуки.
Однак, це лише перші кроки доклінічної оцінки потенційного лікарського засобу. Наступні досліди мають показати, чи можна гігроміцин А використовувати у своїй природній формі або ж необхідно буде оптимізувати структуру методами медичної хімії для поліпшення його властивостей.